(sec-cut-mecanism)= # Mecanismul de producere a cutremurelor ````{admonition} Intuiție :class: tip ```{include} ../casete/07_cutremure/cut_mecanism.md ``` ```` (sec-cut-coulomb)= ## Acumularea tensiunilor și ruperea pe falie Rocile scoarței se deformează elastic atât timp cât tensiunile tectonice rămân sub rezistența lor. Faliile sunt zone de slăbiciune ({numref}`Figura %s `) pe care alunecarea este împiedicată de frecare; când tensiunea tangențială atinge rezistența la forfecare a planului de falie, se produce ruperea bruscă. Condiția de rupere se exprimă prin criteriul Mohr–Coulomb: $$ \tau_f = c + \mu\,\sigma'_n , $$ (eq-cut-coulomb) în care $\tau_f$ este rezistența la forfecare pe planul de falie, $c$ este coeziunea (adesea neglijabilă pe falii preexistente), $\mu = \tan\varphi$ este coeficientul de frecare al rocii, iar $\sigma'_n$ este tensiunea normală efectivă pe plan {cite:p}`Jaeger2007`. Relația {eq}`eq-cut-coulomb` arată că o creștere a presiunii fluidelor din pori (care reduce $\sigma'_n$) apropie falia de rupere; acesta este mecanismul seismicității induse de injectarea de fluide sau de umplerea lacurilor de acumulare, fenomen relevant pentru ingineria hidrotehnică. ```{figure} ../figures/svg/cut-zona-falie.svg :name: fig-cut-zona-falie :width: 85% Alcătuirea schematică a unei zone de falie: nucleul faliei (brecie de falie, bandă de *gouge* – argilă de falie – cu planul principal de alunecare), zona de deteriorare cu fracturi tot mai dese spre nucleu și roca-gazdă nefracturată; graficul de jos arată calitativ variația densității fracturilor cu distanța față de nucleu. ``` (sec-cut-magnitudine)= ## Reculul elastic, momentul seismic și magnitudinea Modelul reculului elastic, propus de {cite:t}`Reid1910` după cutremurul din San Francisco (1906), descrie ciclul seismic: blocurile de o parte și de alta a faliei se deformează elastic în perioada interseismică, iar la rupere revin brusc spre starea nedeformată, energia acumulată fiind eliberată sub formă de unde seismice și căldură ({numref}`Figura %s `). Mărimea fizică a sursei este momentul seismic: $$ M_0 = G\,A\,\bar{d}, $$ (eq-cut-moment) în care $G$ este modulul de forfecare al rocii din zona focală, $A$ este aria suprafeței de rupere, iar $\bar{d}$ este deplasarea medie pe falie {cite:p}`AkiRichards2002`. Relația {eq}`eq-cut-moment` arată că un cutremur mare presupune fie o suprafață de rupere întinsă, fie o deplasare mare, fie ambele. Magnitudinea moment, introdusă de {cite:t}`HanksKanamori1979`, se obține din momentul seismic exprimat în N$\cdot$m: $$ M_w = \tfrac{2}{3}\log_{10} M_0 - 6{,}07 . $$ (eq-cut-mw) Spre deosebire de magnitudinile clasice (magnitudinea locală $M_L$ a lui Richter, magnitudinea undelor de volum $m_b$, magnitudinea undelor de suprafață $M_S$), care saturează la valori mari, $M_w$ definită prin relația {eq}`eq-cut-mw` nu saturează și este singura legată direct de dimensiunile fizice ale sursei ({numref}`Figura %s `). Pentru cutremurele vrâncene, cataloagele mai vechi folosesc magnitudinea Gutenberg–Richter $M_{GR}$, motiv pentru care valorile publicate pentru același eveniment pot diferi cu câteva zecimi. ```{figure} ../figures/svg/cut-recul-elastic.svg :name: fig-cut-recul-elastic :width: 70% Modelul reculului elastic (vedere în plan asupra unei falii de decroșare): (a) stare inițială, cu un drum drept peste falie; (b) deformarea elastică lentă a blocurilor în perioada interseismică – drumul se curbează; (c) ruperea și reculul – blocurile revin la forma nedeformată, drumul rămâne decalat cu $d$, iar energia este radiată sub formă de unde seismice; (d) ciclul seismic: tensiunea tangențială pe falie crește lent și scade brusc la fiecare cutremur. ``` ```{figure} ../figures/svg/cut-scari-magnitudine.svg :name: fig-cut-scari-magnitudine :width: 60% Relația dintre scările clasice de magnitudine ($m_b$, $M_L$, $M_S$) și magnitudinea moment $M_w$: scările clasice saturează la magnitudini mari, în timp ce $M_w$ crește nelimitat cu momentul seismic (curbe calitative; forma generală după {cite:alp}`Kanamori1983`). ``` (sec-cut-intensitate)= ## Magnitudine și intensitate Magnitudinea caracterizează sursa și are o singură valoare pentru un cutremur. Intensitatea macroseismică descrie efectele într-un anumit loc (asupra oamenilor, obiectelor, construcțiilor și terenului) și scade, în general, cu distanța față de epicentru. În România s-a folosit tradițional scara MSK-64 (Medvedev–Sponheuer–Kárník), cu 12 grade, iar în prezent se utilizează scara macroseismică europeană EMS-98 {cite:p}`Grunthal1998`, care păstrează cele 12 grade dar definește clase de vulnerabilitate ale clădirilor. La cutremurul din 1977 s-au atins intensități de VIII–IX MSK în zona epicentrală și în București. Hărțile de izoseiste ale cutremurelor vrâncene sunt alungite pe direcția NE–SV. Forma lor reflectă în primul rând structura litosferei: undele seismice se atenuează puțin spre platformele din fața Carpaților (Platforma Est-Europeană, Platforma Moesică) și puternic sub arcul carpatic și în Bazinul Transilvaniei, unde astenosfera caldă se află la adâncime mică {cite:p}`Russo2005_AtenuareCarpati,Kronrod2013_VranceaMacroseismicDataset`. Contribuie și geometria sursei, cu zona focală și planul de rupere orientate NE–SV, în timp ce mecanismul focal are un rol secundar {cite:p}`Radulian2023_Vrancea`.